常規(guī)臥式固定床(靜床)的特點和缺點:
■固定床的顯著缺點:
為解決立式沸騰床的缺點,工業(yè)上發(fā)展出一種連續(xù)固定床干燥器,將沸騰床的圓筒形變成長方形的矩形,設(shè)備工作面積放大到100m2以上;
濕料以一定速率向固定床前端連續(xù)進料,干燥后產(chǎn)品從另一端連續(xù)卸出。熱風(fēng)通過床板后以錯流方式穿過物料,熱能由熱空氣傳給濕料表面,進行直接 加熱、干燥、煅燒、或冷卻;物料在熱風(fēng)作用下沸騰流化,顆粒相互混合、碰撞,整體保持一個定向移動的流化狀態(tài)。熱能傳遞給物料,表面水吸收熱能后蒸發(fā),以氣態(tài)形式揮發(fā),同時物料溫度上升,熱風(fēng)溫度降低,這個過程就是流態(tài)化烘干的熱質(zhì)傳遞模式。
經(jīng)過濾器處理后的干燥純凈空氣由空氣加熱器加熱至設(shè)定溫度后進入流化床各風(fēng)室,空氣的溫度可由調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)蒸汽的流量來控制。
從物料中蒸發(fā)出的水汽和換熱、傳質(zhì)后的空氣從流化床頂部進入布袋除塵器或者旋流分離器進行氣塵分離,廢氣匯入排氣總管,由廢氣引風(fēng)機送入煙囪,排入大氣?;厥盏姆哿匣烊氤善坊騿为毺幚?。
整個工藝流程通過DCS控制系統(tǒng)和現(xiàn)場PLC控制柜控制熱風(fēng)流量和溫度、流化室負壓、進料速度、各部位料溫、排料轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速,尾氣溫度等參數(shù)。
固定床適用于多種粘性不強的粉粒狀物料,如聚乙烯、農(nóng)藥、人造肉、硫酸銅、食鹽等,對顆粒度均勻、含濕量不高、流動性好的物料適應(yīng)性比較好,它比袋式烘干機、烘箱占地面積小、生產(chǎn)能力大、熱效率高,且干燥后的產(chǎn)品濕度比較均勻。比氣流干燥停留時間的長,使成品達到預(yù)期含水率。
■固定床的優(yōu)點:
1.能夠大型化是固定床最顯著優(yōu)點:固體粉粒在流態(tài)化后具備液體的流動性和連續(xù)性,所以固定床理論上長寬不受限制,大型固定床能做到120m2以上;
2.固定床可進行連續(xù)化操作,一段連續(xù)進料,另一端連續(xù)出料,便于實現(xiàn)自動化運行;
3.由于設(shè)備是靜止使用,因此采用耐高溫鋼材制作的固定床可以進行高溫煅燒。
4.固定床結(jié)構(gòu)簡單,用材不必過多考慮剛性和強度問題,所以一般來講固定床制作成本比較低;
5.根據(jù)固定床靜止不動、體積不限的特點,可進行各種改裝(如:內(nèi)置濾袋/噴霧包衣附聚造粒/等),實現(xiàn)擴展型工藝性能;
1.固定流化床電、熱的能耗大,尾氣熱損失大:
床體固定,顆粒的流化動力全靠風(fēng)壓,且為保證料層的移動必須將其充分流態(tài)化,這樣所需的風(fēng)量除了蒸發(fā)水分必需的流量外,還有物料流態(tài)化/輸送所需的流量,導(dǎo)致系統(tǒng)鼓風(fēng)量比脫水實際所需風(fēng)量大,這一方面增加風(fēng)機電耗,另一方面多余風(fēng)量攜帶的熱能不能被利用,意味著尾氣溫度高,因此固定流化床的能耗高;通常固定床尾氣溫度比振動床高10-15°C左右。
一般來說固定床常用床板是篩孔式,個別情況下有斜孔式、魚鱗孔等,開孔率范圍比較窄;完全依靠風(fēng)壓提供動力又要求鼓風(fēng)室風(fēng)壓足夠高,這導(dǎo)致固定床的操作風(fēng)壓要比振動式流化床高,而要滿足高風(fēng)壓,鼓風(fēng)機的電機功率和轉(zhuǎn)速都比振動式流化床高出一截,電能消耗要高。
2.大型化的固定床一般存在較嚴重的返混現(xiàn)象,導(dǎo)致干燥不均,熱敏性物料存在溶解性變差的問題:
流態(tài)化的理想狀態(tài)是先進來的物料先出去(first in,first out),料層的移動類似于活塞流 (Plug flow),顆粒之間在床面縱向、橫向上沒有劇烈跳躍漂移,顆粒之間基本不存在明顯的停留時間差,料層的移動速度、溫度、濕度能夠精確控制,產(chǎn)品不會過熱、燒結(jié)、過敏;同時在Plug flow流化態(tài)下,物料層沒有偏流、溝流、滯動現(xiàn)象,熱空氣熱能利用充分,熱風(fēng)無吹穿現(xiàn)象,因此尾氣溫度可以控制到盡可能的低,基本處于飽和濕度;
而固定流化床正常運行是以物料層充分流化為前提,充分流化了的料層,顆粒之間劇烈運動,彼此運動方向隨機,A瞬間向前漂浮、B逆向漂?。ㄒ布捶祷飕F(xiàn)象),C徑向漂流而停留在縱向原位置,盡管這種時間差可以互補,但是停留時間越長,顆粒之間停留時間差越大,造成烘干的不均勻。對于熱敏性的可溶物料,會導(dǎo)致溶解性變差,甚至變質(zhì)。
固定床對粒度、流動性、密度等要求比較嚴格,如果顆粒度分布不均,流動性差,密度差別大,那么固定床烘干不均的問題會更加嚴重,甚至就無法正常工作,因為物理性質(zhì)差別大直接導(dǎo)致走料速度的差異化加大。
固定床一般不適合處理粒徑過大、形狀不規(guī)則(纖維狀、棒狀、塊狀、片狀等)、含水量大、粘性物料、泥漿狀物料等,這也是固定床應(yīng)用范圍的局限性。
3、固定流化床穩(wěn)定性差,操作麻煩:
固定床流化動力完全來自于空氣壓力,而氣流是柔性的,如果局部粘床,氣流會繞過這片區(qū)域(除非是風(fēng)壓足夠大,但是風(fēng)壓升高會造成電耗的指數(shù)倍增加),所以固定床處理粘性、易團聚物料時,常發(fā)生死床、結(jié)塊、吹穿等現(xiàn)象;
因為料層移動靠流態(tài)化,而粘床、大塊物料不能流化,故固定床一旦局部死床、粘結(jié),就必須人工摟床處理,否則會逐漸蔓延進而引起停機;停機后一些大的塊料也必須人工清理出來,不能像振動床那樣依靠振動自動排出。
粘性、易結(jié)塊產(chǎn)品的固定床工業(yè)烘干生產(chǎn)線上一般都有專人巡視監(jiān)管,及時人工介入摟床,消除粘床、大塊、溝流等現(xiàn)象,非常麻煩;
固定床開車和停車耗費時間長:鋪床階段要流化穩(wěn)定;停機時物料層減小到一定厚度通常形不成定向移動,導(dǎo)致停機后排料不干凈,要人工清床。
4、輔助設(shè)備負荷較大:
料層流態(tài)化動力完全來自熱風(fēng),所以固定床氣流空床速度一般都會高于振動式流化床,空床氣速太大必然帶來尾氣夾帶量過多,為了解決這個問題,一般都會把上腔體做的很大、很高,讓氣流降速后夾帶的顆粒回落,這導(dǎo)致固定床系統(tǒng)占地空間大;
固定床配風(fēng)較大,配套的風(fēng)機、加熱器、燃燒設(shè)備、除塵設(shè)備、管路閥門等規(guī)格也會相應(yīng)增大,投資高。
5、固定床中,物料停留時間做不到精準調(diào)控,無法實現(xiàn)真正意義的自控:
固定床中物料做不到完美的速度一致,返混問題始終存在,只能在整體上根據(jù)進、出的流量,從計算角度實現(xiàn)大致上料層的移動速度控制,但這個速度只體現(xiàn)整體的速度,返混部分的物料移動速度則無法控制,因此固定床實現(xiàn)不了物料移動速度---含水量之間的精準線性控制。床體越長、物料停留時間越長,顆粒的停留時間差越大,不均勻率越高。
在料層較薄、經(jīng)常更換產(chǎn)品種類的工況下,固定流化床的控制就很難實現(xiàn)足夠的準確度。
真正意義上的烘干自動化,尤其是做到將料溫、含水率、時間、尾氣溫度四要素精確聯(lián)動的完美自控系統(tǒng),在固定床上無法實現(xiàn)。